Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Mạng máy tính (Computer Network): Chương 6 - Lưu Đức Trung cung cấp đến học viên các kiến thức về chuyển mạch, các mạng chuyển mạch, các nút mạng, hệ thống báo hiệu kênh số 7, chuyển mạch gói, mô hình mạng chuyển mạch đơn giản, các ứng dụng chuyển mạch tương tự,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
MẠNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORK) Chương 6 – Chuyển mạch 6.1 Các mạng chuyển mạch Truyền dẫn một khoảng cách xa thường thực hiện bằng các nút chuyển mạch trung gian Các nút khơng cần/được biết về nội dung dữ liệu Các thiết bị giao nhận đầu cuối thường là: Máy tính, điện thoại, các thiết bị điều khiển … Mạng chuyển mạch bao gồm một tập hợp các nút và các liên kết/liên lạc giữa các nút Dữ liệu được truyền đi từ nút này đến nút khác thơng qua các nút chuyển mạch Các nút mạng (Node) Các nút có thể chỉ kết nối đến các nút khác, hoặc kết nối đến các trạm Các kết nối nút với nút thường có dạng đường truyền ghép kênh Mạng thường được kết nối từng phần Có thể có các đường liên kết dự phịng nhằm tăng tính tin cậy Hai cơng nghệ chuyển mạch chủ yếu gồm: Chuyển mạch tương tự (Circuit switching) Chuyển mạch gói (Packet switching) Mơ hình mạng chuyển mạch đơn giản Chuyển mạch tương tự Có các đường kết nối được giành riêng, qua ba giai đoạn: Kết nối (Establish) Truyền (Transfer) Ngắt kết nối (Disconnect) Mạch được thiết lập cho mạng chuyển mạch tương tự phải bảo đảm: Phải có khả năng chuyển mạch Phải có khả năng phân chia thành các kênh riêng Phải có khả năng tìm đường đi tiếp theo đưa thơng tin đến đích Các ứng dụng chuyển mạch tương tự Ứng dụng chủ yếu của mạng chuyển mạch là hệ thống điện thoại Sự tận dụng khơng hiệu quả Kênh truyền giành riêng trong suốt thời gian kết nối. Khơng có dữ liệu vẫn phải kết nối → thơng năng lãng phí Cần thời gian thiết lập kết nối Khi đã kết nối, q trình truyền gửi khơng thấy được Chủ yếu được phát triển cho truyền giọng nói (điện thoại) → khơng phù hợp với các kiểu dữ liệu khác Chuyển mạch mạch cịn được dùng trong các mạng riêng VPN Mạng chuyển mạch tương tự cơng cộng Các thành phần trong mạng truyền thơng Một mạng truyền thơng gồm bốn thành phần kiến trúc tổng qt như sau: Các máy th bao (Subcribers): là các thiết bị kết nối vào mạng Cho đến nay, chủ yếu máy điện thoại nhưng tỷ lệ thiết bị truyền dữ liệu (máy fax) Đường thuê bao (Subcribers Line): liên kết giữa các máy thuê bao với mạng /đường điện đàm thuê bao /đường điện đàm cục bộ. Hầu hết sử dụng cáp đôi xoắn đến vài chục km Các tổng đài (exchange): Các trung tâm chuyển mạch trong mạng, trực tiếp kết nối các thuê bao PBX, thường phục vụ đến vài ngàn thiết bị, phạm vi và nhỏ. Đường trung kế (Trunk line): là các nhánh nối giữa các tổng đài. Các đường trung kế tải được nhiều kênh sử dụng FDM hay TDM đồng bộ Các chức năng điều khiển báo hiệu Phát báo hiệu liên lạc đối với th bao, bao gồm âm thanh quay số, đổ chng, tín hiệu báo bận, v.v… Truyền số đã quay cho switch để cố gắng kết nối Truyền thơng tin switch báo hiệu kết nối khơng thành cơng Truyền thơng tin giữa các switch báo hiệu cuộc gọi đã kết thúc và đường dẫn sẽ được ngắt Gửi tín hiệu phát chng điện thoại Truyền thơng tin liên quan đến việc tính đếm chi phí và hóa đơn Truyền thơng tin về tình trạng thiết bị hay đường trục trong mạng. Thơng tin này được sử dụng cho chức năng tìm đường và duy trì kết nối Truyền các thơng tin kiểm tra phát hiện và cơ lập các hệ thống lỗi hỏng Điều khiển các thiết bị đặc biệt như thiết bị kênh vệ tinh Tuần tự tín hiệu điều khiển Trước cuộc gọi, cả hai máy điện thoại đều rỗi (onhook). Khi một th bao nhấc ống nghe (offhook). → tín hiệu tự động báo cho tổng đài Switch (tổng đài) đáp lại bằng một tín hiệu, báo cho th bao biết đã có thể quay số Báo hiệu kênh chung (Common Channel Signaling) Tín hiệu điều khiển được tải trên các kênh độc lập với các kênh thoại Một kênh tín hiệu riêng có thể sử dụng chung cho nhiều th bao khác nhau Hai hình thức báo hiệu kênh chung Chế độ kết hợp (Associated Mode) kênh chung đi liền với các đoạn trục nối các switch Chế độ tách biệt (Disassociated Mode) Cần thêm các nút truyền tín hiệu (signal transfer points) Nó thực sự hình thành 2 mạng: một để truyền dữ liệu và một truyền tín hiệu điều khiển 6.2 Hệ thống báo hiệu số 7 (Signaling System Number 7) Chức năng tổng quát của SS7 là cung cấp một chuẩn quốc tế về hệ thống tín hiệu kênh chung dùng trong các mạng ISDN với các tính chất chủ yếu như sau: Được tối ưu hóa để sử dụng mạng truyền thông số nhằm cạnh tranh với các tổng đài số lập trình cố định, tận dụng các kênh truyền 64kbps Được thiết kế phù hợp với các u cầu kỹ thuật truyền dữ liệu hiện hành và tương lai về điều khiển cuộc gọi, điều khiển từ xa, quản lý và bảo trì Được thiết kế để trở thành phương tiện truyền thơng tin cậy theo đúng thứ tự, khơng trùng lặp và mất dữ liệu Hoạt động phù hợp trên các kênh tương tự mà tốc độ dưới 64 kbps Phù hợp cho các kết nối mặt đất và vệ tinh ngang hàng Các thành phần mạng báo hiệu SS7 Signaling point (SP) Là bất cứ điểm nào của mạng có thể xử lý các thơng điệp điều khiển SS7 Signal transfer point (STP) Có khả năng tìm đường đi cho các thơng điệp SS7 Control plane Có trách nhiệm thiết lập và quản lý kết nối Information plane Khi kết nối lập, thông tin truyền diện thông tin Các điểm chuyển tiếp STP Cấu trúc mạng điều khiển Có nhiều tham số khác nhau làm ảnh hưởng đến quyết định thiết kế mạng với số tầng cần thực hiện: Năng lực của các STP: bao gồm các đường liên kết mà mỗi STP có thể xử lý, thời gian cần thiết để truyền thơng điệp điều khiển và thơng năng của nó đối với các thơng điệp Hiệu năng của mạng: bao hàm tổng thời gian trễ qua các SP và STP và các liên kết Mức độ sẵn sàng và tin cậy: lượng hóa khả năng của mạng khi đối mặt với các hư hỏng có thể xảy ra đối với các STP Kiến trúc chuyển mạch mềm Xu hướng gần nhất trong triển khai cơng nghệ chuyển mạch mạch thường là chuyển mạch mềm (softswitch) Về bản chất, chuyển mạch mềm là một máy tính thực thi phần mềm chun dụng điều khiển hệ thống chuyển mạch điện thoại thơng minh. Chuyển mạch mềm có chi phí giảm đáng kể so với các bộ chuyển mạch thơng thường và có thể thi hành nhiều chức năng hơn nữa. Thêm nữa, để xử lý chức chuyển mạch truyền thống, một chuyển mạch mềm cịn có thể chuyển đổi luồng bit đàm thoại số thành các gói Chuyển mạch cổ điển Chuyển mạch mềm 6.3 Chuyển mạch gói Các ngun tắc cơ bản Chuyển mạch mạch được thiết kế cho truyền thơng đi xa (longhaul circuitswitching ), mà: Tài ngun phải được giành sẵn cho một cuộc gọi Phần lớn thời gian kết nối khơng mang tải Tỷ số dữ liệu thấp và cố định Cả hai thiết bị đầu và cuối đều phải hoạt động với cùng tốc độ Hoạt động cơ bản Dữ liệu: truyền gói nhỏ 1000 octet Cắt nhỏ thơng điệp (packet) Packet: một phần dữ liệu + thơng tin điều khiển Thơng tin điều khiển Chẳng hạn thơng tin cung cấp cho thuật tốn tìm đường hay ưu tiên đường truyền Lưu chuyển Packet: nguồn → trung gian (đệm, chuyển tiếp) → đích Sử dụng các Packet Ưu điểm Tận dụng đường truyền hiệu quả Một nút có thể được chia xẻ bởi nhiều nguồn dữ liệu Các Packet được xếp hàng và truyền đi nhanh nhất có thể Có thể điều khiển tỷ số truyền dữ liệu Mối trạm kết nối với nút cục bộ có thể truyền ra với tốc độ của riêng nó Các nút khi cần thiết có thể lưu đệm để hiệu chỉnh tỷ số truyền Các gói tin được chấp nhận cả khi mạng đang tình trạng bận Đương nhiên, phải chấp nhận việc giao nhận chậm lại Có thể áp dụng các mức ưu tiên khác nhau Kỹ thuật chuyển mạch gói Nguồn ngắt thơng điệp dài thành các packet Gắn các thơng tin điều khiển (tùy kiểu packet) Từng packet một được gửi ra mạng Các nút mạng xử lý packet theo 2 cách Datagram Virtual circuit ... Chuyển mạch mạch cịn được dùng trong các? ?mạng? ?riêng VPN Mạng? ?chuyển mạch tương tự cơng cộng Các thành phần trong? ?mạng? ?truyền thông Một? ?mạng? ?truyền thông gồm bốn thành phần kiến trúc tổng quát như sau: Các? ?máy? ?thuê bao (Subcribers): là các thiết bị kết nối vào ... Các? ?máy? ?thuê bao (Subcribers): là các thiết bị kết nối vào mạng Cho đến nay, chủ yếu máy điện thoại nhưng tỷ lệ thiết bị truyền dữ liệu (máy? ?fax) Đường thuê bao (Subcribers Line): liên kết giữa các? ?máy? ? thuê bao với? ?mạng? ?/đường điện đàm thuê bao /đường điện ... Nếu? ?máy? ?bị gọi rỗi, switch gửi lại th bao gọi tín hiệu (nghe được) trong khi vẫn tiếp tục gửi tín hiệu đổ chng với? ?máy? ?bị gọi Nếu? ?máy? ?bị gọi bận, switch gửi tín hiệu báo bận trở lại cho? ?máy? ?gọi